第一節 安全氣囊系統的組成原理

安全氣囊（Safety Air Bag）系統的確切名稱是輔助防護系統（Supplemental Restraint Sys-tem）或輔助防護安全氣囊系統（Supplemental Restraint Safety Air Bag System），英文縮寫為SRS。安全氣囊系統是座椅安全帶的輔助裝置，只有在使用安全帶的條件下，該系統才能充分發揮保護駕駛人和乘員的作用。由于安全氣囊在汽車發生碰撞時能夠起到安全防護作用，因此，人們通常都將其稱為安全氣囊系統。公安部和交通部規定：自1993年7月1日起，所有轎車和中小客車在行駛過程中，駕駛人必須系上安全帶。

一、汽車碰撞導致人體遭受傷害的原因

當汽車發生碰撞時，汽車與汽車或汽車與障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞。一次碰撞后，汽車速度將急速下降，駕駛人和乘員就會受到慣性力的作用而向前運動，其頭部和胸部會與車內的轉向盤、風窗玻璃或儀表臺等構件發生碰撞，這種碰撞稱為二次碰撞。在車輛事故中，導致駕駛人和乘員遭受傷害的主要原因是二次碰撞。

碰撞分為正面碰撞和側面碰撞兩種。當汽車發生正面碰撞時，在慣性力的作用下，駕駛人頭部、面部或胸部可能與轉向盤和風窗玻璃發生二次碰撞，前排乘員可能與儀表臺發生二次碰撞，后排乘員可能與前排座椅發生二次碰撞；當汽車遭受側面碰撞時，駕駛人和乘員可能與車門、車門玻璃或車門立柱發生二次碰撞。車速越高，慣性力就越大，遭受傷害的程度也就越大。

二、安全氣囊系統的作用

當汽車遭受碰撞導致車速急速下降時，安全氣囊迅速膨脹，在駕駛人、乘員與車內構件之間迅速形成一個氣墊，利用氣囊排氣節流的阻尼作用來吸收人體慣性力產生的動能，從而減小人體遭受傷害的程度。正面氣囊的主要功用是保護駕駛人和乘員的面部與胸部，側面氣囊的主要功用是保護駕駛人和乘員的頭部與腰部，如圖1-2所示。大量統計和實測數據表明：在汽車相撞時，如果正確使用安全帶和安全氣囊，可使頭部受傷率減少25%左右，面部受傷率減少80%左右。

圖1-2 汽車遭受正面碰撞時安全氣囊的作用情況

a）駕駛席氣囊 b）駕駛席與乘員席氣囊

1—駕駛人 2—前排乘員

三、安全氣囊的類型

（1）按照安全氣囊的數量分類 按照安全氣囊系統中氣囊數量的不同，可分為單氣囊系統、雙氣囊系統和多氣囊系統。單氣囊系統只在駕駛人轉向盤上安裝一個安全氣囊，僅起保護駕駛人的作用；雙氣囊系統在駕駛人轉向盤和前儀表板上各安裝一個安全氣囊，可保護駕駛人和前排乘員；多氣囊系統除了在駕駛人轉向盤和儀表板上各安裝一個安全氣囊外，還在車門上、座椅側面也分別安裝有多個安全氣囊。

（2）按照安全氣囊引爆控制方式分類 按照安全氣囊引爆控制方式的不同，可分為機械式和電子式兩類。機械式安全氣囊采用機械方式檢測和引爆氣囊，目前已很少使用；電子式安全氣囊采用傳感器和電控單元檢測、控制氣囊的引爆，是目前普遍采用的控制方式。

（3）按照安全氣囊的大小分類 按照安全氣囊大小的不同，可分為保護整個上身的大型氣囊和主要保護面部的小型護面氣囊。

（4）按照安全氣囊保護對象分類

1）駕駛人用安全氣囊。駕駛人用安全氣囊如圖1-3所示，它是目前轎車上采用得最廣泛的一種安全氣囊，在轎車發生正面碰撞時可對駕駛人起保護作用。它裝在轉向盤上，分美式和歐式兩種。美式氣囊的設計是假定駕駛人沒有佩戴安全帶而汽車發生碰撞時起保護作用，其體積較大，約60L；歐式氣囊的設計則是假定駕駛人已佩戴了安全帶，其體積較小，約40L。

圖1-3 駕駛人及前排乘員用安全氣囊

2）前排乘員用安全氣囊。前排乘員可以是大人，也可能是兒童，坐姿也是各種各樣。發生碰撞事故時，前排乘員必然會與儀表板、前風窗玻璃、窗框及門框等發生碰撞，因此，為保護前排乘員在撞車時免受傷害，前排乘員用安全氣囊通常較大，如圖1-3所示。美式氣囊前排乘員側容積一般為120～160L，歐式氣囊前排乘員側容積一般為60～80L。

3）側面防撞用安全氣囊。根據使用要求不同，側面防撞用安全氣囊（圖1-4）可以裝在車門上橫梁中、車門內板中或座椅側面。車門上橫梁中的側面防撞用安全氣囊用來保護乘員的頭部；裝在車門內板中的側面防撞用安全氣囊和裝在座椅側面的側面防撞用安全氣囊用來保護乘員的胸部、心臟、肺臟等重要器官。目前，寶馬汽車公司已開始采用雙側面防撞用安全氣囊來擴大側面的防護面積。

4）后排乘員用安全氣囊。通常后排座不設置安全保護裝置，但近年來后排乘員的安全防護逐漸開始受到重視，已較普遍地在后排座上安裝了安全帶，并開發和配備了后排乘員用安全氣囊（包括后排乘員用防側撞安全氣囊）。

后排乘員用安全氣囊的容積一般可達到100L，其結構與其他安全輔助氣囊系統基本相同。大多數后排乘員用安全氣囊安裝在前排座椅靠背中，氣囊引爆后在后排乘員與前排座椅之間形成防護氣墊。

圖1-4 側面防撞用安全氣囊

5）下肢用安全氣囊。保護駕駛人下肢用的下肢安全氣囊如圖1-5所示，它由一個安全氣囊和氣體發生器組成，容積可達13L。在汽車發生碰撞時，下肢用安全氣囊能夠有效地防止駕駛人的小腿和膝部與各種踏板、操縱桿等發生碰撞，對駕駛人的小腿和膝部進行保護。下肢用安全氣囊安裝在儀表板下部的前圍板上，其結構與其他安全氣囊的結構基本相似。

6）車頂部安全氣囊。一些高檔豪華車在車頂的兩側會配有兩條管狀氣囊，在意外情況發生時能夠有效地緩解來自車頂上方的下壓力，配合側面氣簾能夠有效地保護乘客的頭部和頸部。

圖1-5 下肢用安全氣囊

7）窗簾（屏蔽）式安全氣囊。由于側向氣囊不能全部覆蓋側窗，玻璃的碎片可能濺入車廂內傷到人的臉部或身體，所以目前出現了一種以窗簾狀展開的氣囊，稱為窗簾式安全氣囊。

窗簾式安全氣囊在車輛側面碰撞時，與側向安全氣囊同時展開。其安裝位置位于車頂縱梁的內襯中，如圖1-6所示。豐田汽車公司曾經研究開發過窗簾式安全氣囊，這種安全氣囊在側向碰撞時可沖破車門內襯向上方張開，但其尚未大批量在汽車上應用。

8）車外安全氣囊。車外安全氣囊又稱為保險杠內藏式氣囊，如圖1-7所示。當汽車在正面碰撞行人時，氣囊迅速向前張開并向兩側舉升，托起被撞行人，同時防止行人跌向兩側。目前車外氣囊系統正處于研制階段。

圖1-6 窗簾式安全氣囊

圖1-7 車外安全氣囊